连杆小头铸钢件补缩冒口工艺的改进

连杆小头铸钢件补缩冒口工艺的改进

作为重要的传统件，leaf头主要起着传递的作用，并承担着周期性的影响。其结构如图1所示。载荷和传输扭曲的主要部分为110mm圆柱体。因此，在技术要求中，它被检测为gb723-87i级。1技术要求和技术质量现状1.1超声检查及质量检查铸件表面不得有气孔、夹砂、夹渣缺陷。铸件内部组织致密,不得有缩孔等铸造缺陷,且需进行超声波无损探伤检查。必须符合材质要求的力学性能,连杆小头的材质牌号为2G270-500。1.2工艺东北部2件铸件采用传统水玻璃砂造型工艺,浇注系统、冒口设置及尺寸如图2,铸件重95kg,冒口重65kg,工艺出品率59%。铸件质量:浇冒口切割后无缩孔;铸件加工后无夹砂、气孔等缺陷;ϕ110mm圆柱体经超声波检查存在直径约6mm的缩孔,缩孔位置如图2。2原因分析2.1内浇道周边钢液凝固浇注系统开设位置要能够有利于铸件实现顺序凝固,而此工艺浇注系统的开设不利于铸件实现顺序凝固,内浇道附近的钢液温度远高于冒口内钢液温度,虽然可通过冒口点补热钢液增加冒口内钢液的过热度,但在铸件凝固中后期,液相与固相之间的附着力大于液体重力,它克服不了已搭接晶体间的阻力,因此,内浇道附近过热的钢液凝固时冒口已失去补缩能力而产生缩孔、缩松。2.2缩松、缩孔缺陷补缩铸件需补缩高度大于冒口有效补缩距离。在冒口有效补缩距离内,铸件在凝固过程中始终存在着朝向冒口递增的温度梯度,冒口与铸件内部的补缩通道始终通畅,最终可获得致密无缩松、缩孔铸件,若铸件需补缩长度大于冒口有效补缩距离则产生缩松、缩孔。该铸件被补缩部分可视为壁厚为120的杆状铸件,通过查补贴与铸件及壁厚关系图,冒口在垂直方向的有效补缩距离为280mm,而铸件需补缩部分高度为430mm,比冒口有效补缩距离多150mm。另外,由于浇注系统位置开设不合理,造成铸型内温度梯度未朝向冒口递增,因此,铸件在超过冒口有效补缩距离部分产生缩孔,(如图2)符合分析结果。3改进后的工艺改进工艺如图3。3.1工艺设计和工艺设计比例法是适应性很强的一种设计冒口尺寸方法,使用简单,在生产中经常用到,现用比例法对铸件冒口尺寸进行设计:D=C×d式中D——冒口根部尺寸;C——铸件被补缩部分热节处的内切圆直径(热节圆);d比例系数。(1)切割热节圆42.5mm，比例系数c.1.5.18，1.61#冒口尺寸D1=1.6×42.5=68(mm),D1=70mm则1#冒口尺寸设计为:70mm×110mm×110mm(2)#冒口尺寸热节圆直径为ϕ120mm,比例系数C=1.1～1.3,取C=1.32#冒口尺寸D2=120×1.3=156(mm),取D2=160mm则2#冒口尺寸设计为:160mm×180mm×190mm(3)#冒口尺寸热节圆直径为=46.5mm,比例系数C=1.5～1.8,取C=1.83#冒口尺寸D3=46.5×1.8=69(mm),取D3=70mm,则3#冒口尺寸设计为:70mm×110mm×110mm(4)凝固收缩值式中η——冒口补缩效率(%);S——钢的凝固收缩值,取S=4.7%;G件——铸件重量,G件=90kg;G冒——冒口重量,G冒=62.5kg。计算得η=11%,符合要求。3.2浇注比速的计算转包浇注,采用浇注系统截面积比为:∑A内∶∑A横∶∑A直=1.0∶(0.8-0.9)∶(1.1-1.2)确定内浇道总截面积:∑A内=GL/t×k×s′式中∑A内——内浇道总截面积(cm2)GL——流经内浇道金属液重量(kg)t——浇注时间(s)s′——金属液流动系数k——浇注比速[kg/(cm2·s)]浇注比速k主要取决于铸件的相对密度ρ=Gc/V。式中ρ——铸件的相对密度(kg/dm3);Gc——铸件的重量(kg);V——铸件的轮廓体积(dm3);铸件的浇注时间:t=C×GL-2铸件的相对密度ρ=90/(3.14×1.052×7.4)=3.5kg/dm3查表得:C=1.1k=0.78碳钢s′=1浇注时间t=1.1×152.5-2=14(s)校验钢液平均上升速度:V上升=L/t=200/14=14.29≥V上升=12mm/s内浇道最小截面积:∑A内=152.5/(14×0.78×1)=14(cm2)∑A横=12.60cm2,∑A直=16.80(cm2)4浇注系统设计(1)经过工艺改进,铸件在超声波检查时无一因存在缩孔而报废。(2)合理设